PEMANFAATAN BUSA POLIURETAN-LIGNIN ISOLAT KAYU JATI DAN BEBERAPA BAHAN ADITIF SEBAGAIPENJERNIH AIR GAMBUT SKRIPSI CHOLIQ DOLOKSARIBU

(1)

PEMANFAATAN BUSA POLIURETAN-LIGNIN ISOLAT

KAYU JATI DAN BEBERAPA BAHAN

ADITIF SEBAGAIPENJERNIH

AIR GAMBUT

SKRIPSI

CHOLIQ DOLOKSARIBU

110802032

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2016

(2)

PEMANFAATAN BUSA POLIURETAN-LIGNIN ISOLAT

KAYU JATI DAN BEBERAPA BAHAN

ADITIF SEBAGAIPENJERNIH

AIR GAMBUT

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

CHOLIQ DOLOKSARIBU 110802032

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2016

(3)

PERSETUJUAN

Judul : Pemanfaatan Busa Poliuretan-Lignin Isolat Kayu Jati Dan Beberapa Bahan Aditif Sebagai Penjernih Air Gambut

Kategori : Skripsi

Nama : Choliq Doloksaribu

Nomor Induk Mahasiswa : 110802032

Program Studi : Sarjana (S1) Kimia

Departemen : Kimia

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Januari 2016

KomisiPembimbing:

Pembimbing 2, Pembimbing 1,

Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D Prof. Dr. Thamrin, M.Sc NIP. 195204181980021001 NIP. 196007041989031003

Disetujuioleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

Dr. RumondangBulanNst, MS NIP. 195408301985032001

(4)

PERNYATAAN

PEMANFAATAN BUSA POLIURETAN-LIGNIN ISOLAT KAYU JATI DAN BEBERAPA BAHAN ADITIF SEBAGAI

PENJERNIH AIR GAMBUT

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri.Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Januari 2016

CHOLIQ DOLOKSARIBU 110802032

(5)

PENGHARGAAN

Bismillahirrahmanirrahiim,

Puji dan syukur senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat beriring salam penulis haturkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, semoga kita mendapat syafaatnya kelak di hari akhir nanti.

Penghargaan yang tinggi kepada orang tua tercinta, Ayahanda Ramahdin Doloksaribu dan Ibunda Juliana Siagian, terima kasih atas segala kasih sayang, pengorbanan, cinta, dukungan, dan kepercayaan yang tiada terkira kepada penulis. Untuk keluarga penulis Khairani Doloksaribu,A.Md, Ilham Doloksaribu, Srikandi Doloksaribu, Sriwahyuni Doloksaribu, dan susi Susanti Doloksaribu. Kepada seluruh keluarga, terima kasih atas segala doa dan dukungannya.

Terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Thamrin, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D selaku dosen pembimbing II yang telah membantu dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih juga kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan Nasution, MS dan kepada Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU. Kepada Bapak Lamek Marpaung, M.Phill, Ph.D selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan saran dan motivasi selama masa perkuliahan. Terima kasih juga kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama pendidikan.

Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada keluarga besar laboratorium kimia fisika dan kimia polimer, rekan-rekan stambuk 2010-2014. Kepada teman-teman seperjuangan stambuk 2011, terima kasih atas segala doa dan kekompakannya

Semoga Allah senantiasa mengabulkan doa kita dan membalas segala kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Aamiin Ya Rabbal ‘Alamiin.

(6)

PEMANFAATAN BUSA POLIURETAN-LIGNIN ISOLAT KAYU JATI DAN BEBERAPA BAHAN

ADITIF SEBAGAI PENJERNIH AIR GAMBUT

ABSTRAK

Pemanfaatan busa poliuretan-lignin isolat kayu jati dan beberapa bahan aditif sebagai bahan penjernih air gambut telah dilakukan. Pembuatan busa poliuretan sebagai media penyaring air gambut dari lignin isolat kayu jati dengan beberapa bahan aditif arang, batu kapur, pasir dan tawas dilakukan melalui dua tahap. Tahap pertama adalah proses isolasi lignin dari serbuk kayu jati dengan menggunakan H2SO4 60% yang dianalisis menggunakan analisis FTIR dan menunjukkan serapan O-H pada bilangan gelombang 3448,72cm-1yang merupakan serapan khas lignin kayu keras. Tahap kedua adalah proses pembuatan busa poliuretan dengan mereaksikan lignin isolat, PPG 1000, air, TDI, dan bahan aditif arang, batu kapur, pasir dan tawas yang kemudian dikarakterisasi dengan uji penyaringan dengan air gambut,FTIR, dan SEM. Berdasarkan uji penyaringan, busa poliuretan-bahan aditif dengan perbandingan 6:4 menunjukkan hasil paling optimum dengan waktu alir sebesar 607 detik. Analisa FTIR menunjukkan adanya serapan N-H pada bilangan gelombang 3414,00cm-1 yang merupakan gugus penting poliuretan. Analisa SEM menunjukkan ukuran pori-pori yang lebih kecil dan permukaan yang homogen.Analisa pH, TSS, TDS dan kekeruhan dilakukan terhadap air gambut hasil penyaringan yang menunjukkan hasil pH air adalah 6, nilai TSS sebesar38 mg/L,nilai TDS sebesar 400 mg/L dan nilai kekeruhan air 4,8 NTU. Dapat disimpulkan bahwa air gambut setelah penyaringan memenuhi parameter air bersih.

Kata Kunci: Lignin isolat, Zat Aditif (Arang, Batu Kapur, Pasir, Tawas),Busa Poliuretan, Penyaring, Air Gambut.

(7)

USAGE OF FOAM POLYURETHANE-ISOLATED LIGNIN FROM TEAK AND SOME ADDITIVEMATERIALSAS

PEAT WATER PURIFIER

ABSTRACT

Usage of foam polyurethane-isolated lignin from teak and some additivematerialsaspeat water purifier has been done. Preparation of foam polyurethane as a media of peat water filter from isolated lignin of teak with as additive materials (Sand,Charcoal, Alum, Limestone) is done with two main steps. The first step is isolation lignin processing with teak powder use H2SO4 60% and analyzed with FTIR instrument and showed wavenumber of O-H vibration at 3448,72cm-1as characteristic absorptions of lignin in hardwoods. The second steps is preparation of foam polyurethane which use isolate lignin, PPG 1000, water, TDI, and additive materials (Sand,Charcoal, Alum, Limestone) and then characterized with filtering test, FTIR, SEM. Based on filtering test, foam polyurethane-additive materals with ratio 6:4 showed the optimum result which the flow time is 607 seconds. FTIR analysis show N-H vibration at wavenumber 3414,00 cm-1 that important groups of polyurethane. SEM analysis show the small size of pore and homogeneous surface. Analysis of pH, TDS,TSS, and turbidity is done towards peat water after filtering test and the result showed that pH is become 6, TSS value is 38 mg/L, TDS value is 400 mg/L and turbidity value is 4,8 NTU. It can be concluded that peat water after filtering by foam polyurethane-isolated lignin from teak is comply with pure water parameters.

Keywords: Isolated lignin, Additive Materials (Sand,Charcoal, Alum, and Limestone),Foam Polyurethane, Filter, Peat Water.

(8)

DAFTAR ISI Halaman Persetujuan i Pernyataan ii Penghargaan iii Abstrak iv Abstract v Daftar Isi vi Daftar Tabel viii

Daftar Gambar ix Daftar Lampiran x Daftar Singkatan xi BAB 1. Pendahuluan 1.1.Latar Belakang 1 1.2.Permasalahan 3 1.3.Pembatasan Masalah 3 1.4.Tujuan Penelitian 3 1.5.Manfaat Penelitian 3 1.6.Lokasi Penelitian 4 1.7.Metodologi Penelitian 4

BAB 2. Tinjauan Pustaka 2.1.Kayu Jati 5

2.2.Lignin 6

2.3.Poliuretan 10

2.3.1. Komponen Pembentuk Busa Poliuretan 10

2.3.1.1. Isosianat 10

2.3.1.2. Poliol 11

2.3.1.3. Bahan Pengembang (blowing agent) 11

2.3.2. Kegunaan Poliuretan 12

2.4.Busa Poliuretan (foam polyurethane) 12

2.5.Bahan Aditif 13 2.5.1. Pasir 13 2.5.2. Tawas 13 2.5.3. Arang 14 2.5.4. Batu Kapur 15 2.6.Air Gambut 15 2.7.Air Bersih 16 2.8.Karakterisasi Polimer 18

2.8.1. Fourier Transform Infra-Red (FT-IR) 18

2.8.2. Scanning Electron Microscope (SEM) 20

2.8.3. Analisa Permeabilitas Busa Poliuretan 20

2.9. Uji Kualitas Air 21

2.9.1. Derajat Keasaman 21

2.9.2.Zat Padat Tersuspensi (TSS) 21

(9)

2.9.4. Kekeruhan 22

BAB 3. Metode Penelitian 3.1.Alat 23

3.2.Bahan 24

3.3.Prosedur Kerja 24

3.3.1. Pembuatan Pereaksi 24

3.3.1.1. Pembuatan Larutan H2SO460% 24

3.3.2. Preparasi Serbuk Kayu Jati 24

3.3.3. Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati (Metoda Klason) 24

3.3.4. Kadar Kemurnian Lignin (Metoda Klason) 25

3.3.5. Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan FT-IR 26

3.3.6. Pembuatan Poliuretan 26

3.3.7. Preparasi Sampel Air Gambut 26

3.3.8. Penyaringan Air Gambut 27

3.3.9. Analisa Parameter Air 27

3.3.9.1. Analisa Derajat Keasaman (pH) 27

3.3.9.2. Analisa Total Zat Padat Tersuspensi 27

3.3.9.3. Analisa Total Zat Padat Terlarut 28

3.3.9.4. Analisa Kekeruhan 28

3.3.10. Analisa Gugus Fungsi Poliuretan dengan FT-IR 28

3.3.11. Analisa Sifat Morfologi Poliuretan dengan SEM 29

3.4.Bagan Penelitian 30

3.4.1. Bagan Preparasi Serbuk Kayu Jati 30

3.4.2. Bagan Isolasi Lignin dari Serbuk Kayu Jati 31

3.4.3. Bagan Penentuan Kadar Kemurnian Lignin 32

3.4.4. Bagan Preparasi Bahan Aditif 32

3.4.5. Bagan Pembuatan Busa Poliuretan 33

3.4.6. Bagan Penyaringan Air Gambut 34

BAB 4. Hasil dan Pembahasan 4.1. Hasil Isolasi Lignin dari Kayu Jati 35

4.2. Hasil Analisa Gugus Fungsi Lignin dengan FTIR 36

4.3. Hasil Pembuatan Poliuretan/Zat Aditif 38

4.4. Hasil Analisa Waktu Alir Poliuretan 40

4.5. Hasil Analisa Gugus Fungsi Poliuretan dengan FTIR 41

4.6. Hasil Analisa Morfologi Poliuretan dengan SEM 43

4.7. Hasil Analisa Parameter Air Gambut 46

BAB 5. Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan 47

5.2. Saran 47

Daftar Pustaka 48

(10)

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

2.1 2.2 3.1

Klasifikasi Busa Poliuretan Penggolongan Radiasi Inframerah Perbandingan Berat PU/Zat Aditif

12 19

33 4.1 Pita Serapan FT-IR Lignin Isolat Kayu Jati 36 4.2 Data Perolehan fluks setiap busa poliuretan 40 4.3 Pita Serapan FT-IR Busa Poliuretan tanpa Zat Aditif 42 4.4 Pita Serapan FT-IR Busa Poliuretan+Zat Aditif 42 4.5 Analisa Air Gambut PU:Bahan Aditif (6:4) 46

(11)

DAFTAR GAMBAR

2.1 Struktur lignin 7

2.2 Struktur lignin pada kayu 8

2.3 Struktur (i) 2,4-TDI, (ii) 2,6-TDI 10

2.4 Struktur PPG 11

3.1 Skema penyaringan air untuk analisa fluks 27

4.1 Lignin isolat serbuk kayu jati 37

4.2 Poliuretan-Zat Aditif 38

4.3 Spektrum FT-IR PU tanpa zat aditif dan PU+zat aditif 41 4.4 Hasil Analisa SEM Poliuretan dengan Perbesaran 100 kali 44 4.5 Hasil Analisa SEM Poliuretan dengan Perbesaran 1000 kali ₄₄

(12)

DAFTAR LAMPIRAN

1 Sampel Serbuk Kayu Jati (Tectona grandis) yang Digunakan dalam Penelitian

53

2 Proses Isolasi Lignin 53

3 Spektrum FTIR Lignin Isolat Kayu Jati 54

4 Spektrum FTIR PU tanpa zat aditif dan PU+Zat Aditif 54 5 Perhitungan Pengenceran H2SO4 60% Menjadi H2SO4

3%

55 6 Penentuan Rendemen Lignin Isolat Kayu Jati 55 7 Penentuan Kadar Kemurnian Lignin Isolat Kayu Jati 55 8 Jumlah Padatan Terlarut (TDS) Dalam Air Gambut 56 9 Jumlah Padatan Tersuspensi (TSS) Dalam Air Gambut 56 10 Jumlah Padatan Terlarut (TDS) Dalam Air Payau

Setelah Penyaringan dengan PU/Zat Aditif6:4

56 11 Jumlah Padatan Tersuspensi (TSS) Dalam Air Payau

Setelah Penyaringan dengan PU/Zat Aditif6:4

57 12 Persentase Penyerapan Poliuretan Berdasarkan Nilai

TDS dan TSS

57 13 Peraturan Kementerian Kesehatan Republik Indonesia

Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010

(13)

DAFTAR SINGKATAN

ATR-IR = Attenuated Total Reflectance-Infra Red DAS = Daerah Aliran Sungai

FTIR = Fourier Transform Infrared

NR/PS = Natural Rubber/Precipitated Silica NR/SMK = Natural Rubber/Silane Modified Kaolin PCC = Precipitated Calcium Carbonate

pH = Power of Hydrogen PPG = Polipropilena glikol PPHP = Part Per Hundred Polyol PU = Polyurethane

SEM = Scanning Electron Microscope SMK = Silane Modified Kaolin

SNI = Standar Nasional Indonesia TDI = Toluene diisocyanate TDS = Total Dissolved Solid TSS = Total Suspended Solid